硅对锰胁迫下水稻吸收矿质元素的影响

揭示Mn胁迫下硅对水稻中营养元素的影响特点,可为减轻水稻锰毒害提供理论依据.因此,本文通过水培试验,利用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究施Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻营养元素的影响.同时,采用同步辐射X射线荧光(SRXRF)分析了营养元素的分布特点,以及各元素分布之间的相互关系.结果显示,高锰胁迫下,耐性品种叶片和根系的Mn含量都显著高于敏感品种.高锰胁迫抑制了敏感品种K元素从根部向叶片的转移,而降低了耐性品种的根部吸收K元素的能力.高锰胁迫下,施硅处理增加了敏感品种叶片中K、Fe和Zn的相对含量;可显著增加耐性品种叶片中K和Zn的相对含量,显著降低其Ca和Fe的相对含量.高锰胁迫下施硅可以促进敏感品种K元素的转运,促进耐性品种Zn元素转运.Si对耐性品种各元素含量保持相对平衡具有重要作用.水稻体内的锰大部分是硫酸锰,高锰胁迫下施硅不改变水稻植株体内的锰形态.     

微囊藻毒素对水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻幼苗为材料,研究了不同质量浓度(1、100、1 000、3 000μg·L-1)微囊藻毒素(MCs)在胁迫期和恢复期对水稻幼苗根系生长、吸收活力、抗氧化系统的影响以及MCs在水稻根部的积累.结果表明,胁迫处理7 d,MCs在水稻根部的积累量与MCs质量浓度呈正相关.1μg·L-1MCs处理促进了根系生长,根系活力上升,过氧化氢酶(CAT)活性上升有效维持H2O2于正常水平;100μg·L-1MCs处理下,根系生长受抑,根系活力下降,CAT无显著变化;在高质量浓度(1 000μg·L-1、3 000μg·L-1)MCs处理下,不仅根系生长受抑、根系活力下降,且CAT活性受抑,H2O2大量积累,膜质过氧化加剧.相比胁迫期,恢复7 d后各处理组水稻根系MCs的积累量均低于胁迫期.100μg·L-1MCs处理组根系各生长指标、根系活力、丙二醛(MDA)、H2O2和CAT的变幅减小,优于胁迫期,显示出一定程度的恢复,而1 000μg·L-1和3 000μg·L-1MCs处理组,根系生长与根系活力均低于胁迫期,氧化胁迫进一步加剧,表明高质量浓度(1 000μg·L-1和3 000μg·L-1)MCs对水稻根系造成的伤害不可逆.     

硼锑交互作用对水稻吸收积累锑和硼的影响

通过溶液培养实验,研究两种价态锑Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)与B交互作用对水稻吸收积累Sb和B的影响.结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(Ⅲ)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,增加B用量可缓解Sb对水稻的毒害.Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的添加可显著地影响水稻根系和茎叶对B的吸收积累.当B的浓度为0.5 mg·L-1时,添加三价Sb 30μmol·L-1可以显著地降低水稻茎叶和根系中的B含量57.6%和75.6%(与对照处理相比,P0.05).同样,增加B用量也影响水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累.在10μmol·L-1Sb(Ⅲ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B可导致水稻根系和茎叶Sb含量分别比0.5 mg·L-1B处理降低39.1%和9.2%;在10μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B导致水稻根系Sb含量比0.5mg·L-1B处理降低13.9%.B的应用对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响.研究结果表明,在Sb污染农田中可通过施用硼肥来提高植物的硼营养,降低植物对Sb的吸收积累,从而降低Sb对人体健康的危害.     

外源亚精胺对As5+胁迫下水稻种子萌发和As吸收积累的影响

农田As污染对农作物生长有毒害作用,导致农作物产量降低、品质下降.研究了外源添加亚精胺(Spd)对As~(5+)胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,外源添加Spd能够促进As~(5+)胁迫下水稻种子的萌发过程,提高种子的发芽势和发芽率,促进幼苗根系生长.添加Spd可以不同程度地提高As~(5+)胁迫下水稻幼苗和根系中的抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低水稻幼芽和根系中的丙二醛(MDA)含量.当As~(5+)浓度为25μmol·L~(-1)时,添加500μmol·L~(-1)和1 000μmol·L~(-1) Spd使水稻根系中的MDA含量比对照处理分别降低12.3%和31.3%,水稻幼芽CAT活性分别提高105.1%和101.4%,水稻根系CAT活性分别提高29.9%和57.1%.添加Spd也影响水稻对As的吸收积累.当As~(5+)浓度为25μmol·L~(-1)时,添加500μmol·L~(-1)和1 000μmol·L~(-1) Spd导致水稻幼芽As含量与对照相比分别降低69.4%和75.1%,水稻根系As含量分别降低7.6%和24.4%.Spd可以有效地缓解As~(5+)对水稻的毒害作用.     

外源水杨酸对染铅小鼠抗氧化水平的调节

为了研究水杨酸对铅染毒小鼠体内抗氧化水平的调节,将不同浓度的水杨酸(0、0.1、0.5、1.0和1.5 mmol·L-1)附加到醋酸铅溶液中对小鼠隔日灌胃1个月,测定了肝和脑组织抗氧化酶活性以及脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量,观察了核DNA的降解情况.结果显示,0.5mmol·L-1的水杨酸完全消除了铅(300 mg·kg-1)对小鼠超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的抑制,使MDA含量维持在对照水平,核DNA降解明显减轻.这些数据显示,外源水杨酸可通过调节铅胁迫下小鼠体内抗氧化酶的活性而保护肝和脑组织免受铅引发的氧化胁迫伤害.     

外源甜菜碱对苋菜抗盐性与累积重金属特性的影响

用不同盐分(0.2%、0.4%)、重金属污染土壤进行盆栽实验,研究叶面喷施不同浓度甜菜碱(GB,1、10、50 mmol·L-1)对苋菜抗盐性与重金属累积的影响.结果表明,0.4%重度盐分胁迫下,喷施50 mmol·L-1甜菜碱可大幅提高苋菜茎叶部游离脯氨酸和总游离氨基酸含量;盐分胁迫抑制了苋菜根系对Ca、Mg、K、Fe的吸收,而叶面喷施甜菜碱可显著增强对Ca、Mg、K、Fe的吸收,K/Na、Ca/Na比值随着甜菜碱剂量的增加而逐渐增大.在0.4%盐分下,喷施50 mmol·L-1甜菜碱促使根系K/Na、Ca/Na比值分别增加了40.4%、34.1%,说明盐分越高,外源甜菜碱对苋菜抗盐性更明显.盐分胁迫下,外源甜菜碱明显提高了苋菜根系重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Zn的含量.在0.4%盐分与喷施50 mmol·L-1甜菜碱条件下,苋菜根系对各重金属的累积增幅分别为22.1%、127.1%、63.4%、61.1%、56.1%.由根系重金属与盐分离子的相关性分析可知,0.4%盐分处理后,Pb、Cr、Cu、Zn与盐分离子、重金属的吸收变化呈显著正相关(p0.01);而在0.2%盐分处理下,只有Na与Ca、Cd与Cr、Cu与Zn的吸收变化呈显著正相关(p0.01).说明盐分含量较高,外源甜菜碱对苋菜抗盐胁迫效果越明显,对必需元素及其伴随吸收的非必需重金属元素吸收增加也越明显.     

锰胁迫下龙葵和小飞蓬根叶中植物螯合肽和类金属硫蛋白的变化

采用溶液培养的方式研究不同锰浓度(0.005,2,4,8,16mmo.lL-1)胁迫下龙葵和小飞蓬的根和叶中的植物螯合肽(PCs)和类金属硫蛋白(MTLP)的诱导合成量.结果显示,随着锰浓度的升高,两种植物的株高和根长先略高于对照,而后逐渐下降.锰胁迫诱导植物产生的PCs有先上升后下降的趋势,但含量较少;而PCs产生的前体物质谷胱甘肽(GSH)和MTLP的诱导量与锰浓度之间存在一定相关性,随着锰浓度增加呈现先上升后下降的规律.两者的非蛋白巯基化合物(TNP-SH)和GSH在8mmol·L-1锰浓度下达到最大值,总体上龙葵的含量比小飞蓬大.MTLP的含量随着锰浓度的升高呈先上升后下降的趋势,龙葵在8mmol·L-1锰浓度时含量最高,而小飞蓬叶和根分别在2mmol·L-1和4mmo.lL-1时即达到最大,之后下降,且龙葵的MTLP含量大于相应浓度下的小飞蓬的含量.实验表明GSH和MTLP对不同锰处理浓度的响应都较敏感,故可作为植物耐锰胁迫及鉴定土壤锰污染的参考指标.随着Mn处理浓度增大,龙葵受Mn胁迫的影响比小飞蓬小,说明其耐Mn水平较小飞蓬高,更适合用于Mn污染地区的植物修复.     

硝普钠对镧胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响

为了探讨一氧化氮(NO)对镧(La)胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用水培方法,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对300μmol·L-1LaCl3胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响.结果表明,在La胁迫下,喷施50μmol·L-1SNP显著提高了黑麦草根尖和叶片中NO的含量,叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(qP)和地上部K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn及根系K、Ca、Mg、P、Zn、Fe含量显著提高;叶片胞间CO2浓度(Ci)、非光化学猝灭(NPQ)及地上部La、P和根系Mn含量明显降低.表明NO可通过改善叶片光合活性,维持矿质元素平衡,从而缓解La胁迫对黑麦草光合作用的抑制.     

两种咪唑氯盐类离子液体对水稻幼苗根部的毒性效应

按照毒性试验标准方法研究了1-癸基-3-甲基咪唑氯盐([DMIM]Cl)、1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐([C12MIM]Cl)对水稻幼苗生长的影响,测定了水稻根的半数抑制浓度(IC50-5d)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、水稻根部丙二醛(MDA)含量及对水稻根系的生理影响.结果表明:两种离子液体(ILs)对水稻幼苗根部生长均具有抑制作用,随着浓度的增大抑制率增加,[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl的根长IC50-5d分别为0.10 mg·L-1和0.054 mg·L-1,水稻幼苗根部对两种ILs均有氧化应激反应,在[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl处理下,3种抗氧化酶活性均受到严重抑制,丙二醛(MDA)含量升高,加剧了水稻幼苗根部细胞膜脂质过氧化作用.[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl处理导致根系活力降低,根系质膜透性增大.     

硒对油菜根尖镉胁迫的缓解作用

为研究镉胁迫对油菜根尖的毒性效应及硒的添加对该毒性效应的缓解作用,采用MS(Murashige and Skoog)培养基培养的方式,研究了0.2 mg·L-1硒对1 mg·L-1镉胁迫下油菜幼苗根系生长、根系构型、根尖膜系统完整性、亚细胞超微结构及细胞凋亡程度的影响.结果表明:镉胁迫下,硒的添加在一定程度上恢复了根系的生长,维持了根系的构型,使得总根长、总表面积和分叉数分别增加了33.28%、18.81%和21.66%;硒对根系形态的恢复作用主要表现在对直径小于1.0 mm的根系的恢复,直径小于1.0 mm的根系总根长提高了44.73%,总表面积提高了37.35%,总体积提高了32.88%;硒能够缓解镉对根尖细胞膜系统完整性的破坏;降低膜脂质过氧化程度,减少自由基的生成量,使得根尖O·-2含量降低了67.47%;并能维系细胞的形态和细胞器的结构完整性.然而,0.2 mg·L-1的硒并未显著降低根尖死亡细胞的数量,仅降低了晚期凋亡细胞的比例.     

叶面喷施2,3-二巯基丁二酸对水稻幼苗镉吸收转运及抗氧化系统的影响

稻米Cd超标问题已成为社会各界广泛关注的热点问题之一,探索降低Cd向地上部转运并缓解水稻Cd胁迫的新方法,对保障食品安全具有重要意义.本研究拟通过在水稻幼苗叶面喷施2,3-二巯基丁二酸(DMSA)评估利用该重金属螯合剂降低Cd向水稻地上部转运并缓解Cd胁迫的可行性.以我国南方水稻主栽品种之一中早35幼苗为研究材料,采用水培法研究了叶面喷施不同浓度DMSA对Cd在水稻幼苗体内吸收转运的影响,同时考察了对水稻幼苗丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量以及对抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.结果表明,叶面喷施DMSA 0.2、 0.4和1.0 mmol·L~(-1) 4次后,水稻幼苗地上部Cd含量随着DMSA喷施浓度增加呈显著降低趋势, 3种处理浓度与对照相比分别降低22.1%、 39.7%和43.5%,但是对水稻幼苗根部Cd含量无显著影响;对地上部及根中K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn这6种矿质元素含量无显著影响;喷施4次DMSA后显著降低了幼苗地上部MDA和GSH含量,同时使CAT和SOD活性显著增加,有效缓解了Cd对水稻幼苗造成的胁迫效应.DMSA能抑制Cd从水稻根部向地上部转运,同时不影响对人体必需矿质营养元素的吸收和转运,具备成为水稻降Cd叶面调理剂的潜力.     

Effects of nitrogen dioxide and its acid mist on reactive oxygen species production and antioxidant enzyme activity in Arabidopsis plants

Nitrogen dioxide (NO₂) is one of the most common and harmful air pollutants. To analyze the response of plants to NO₂ stress, we investigated the morphological change, reactive oxygen species (ROS) production and antioxidant enzyme activity in Arabidopsis thaliana (Col-0) exposed to 1.7, 4, 8.5, and 18.8 mg/m³ NO₂. The results indicate that NO₂ exposure affected plant growth and chlorophyll (Chl) content, and increased oxygen free radical (O₂⁻) production rate in Arabidopsis shoots. Furthermore, NO₂ elevated the levels of lipid peroxidation and protein oxidation, accompanied by the induction of antioxidant enzyme activities and change of ascorbate (AsA) and glutathione (GSH) contents. Following this, we mimicked nitric acid mist under experimental conditions, and confirmed the antioxidant mechanism of the plant to the stress. Our results imply that NO₂ and its acid mist caused pollution risk to plant systems. During the process, increased ROS acted as a signal to induce a defense response, and antioxidant status played an important role in plant protection against NO₂/nitric acid mist-caused oxidative damage.     

臭氧对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

采用 OTC- 1型开顶式气室研究臭氧对不同生育时期水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响 .实验结果表明 ,随着臭氧浓度增加 ,水稻叶片叶绿素含量、叶绿素 a/b值下降 ,膜相对透性和丙二醛 (MDA)含量上升 ,过氧化物酶 (POD)活性逐渐上升 ,过氧化氢酶 (CAT)、超氧化物歧化酶 (SOD)活性开始被诱导上升 ,当浓度达到 200 nl· L^-1时反而下降 .叶绿素含量及叶绿素a/b值与 MDA含量呈显著负相关 ,膜透性与 MDA含量呈显著正相关 ,叶绿素含量与 POD活性呈负相关 .臭氧造成活性氧的产生和清除之间的失衡 ,加剧了膜脂过氧化作用 ,对水稻的膜系统产生了危害 ,降解叶绿素 ,加速叶片的老化 .     

铅对河南华溪蟹卵巢抗氧化酶活力和脂质过氧化水平的影响

采用亚急性毒性实验方法,研究了铅(Pb2+)对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)卵巢组织抗氧化酶活性与脂质过氧化产物的影响.实验设置了5个Pb2+浓度组(3.675、7.35、14.70、29.40和58.80mg·L-1)和1个空白对照组,在3个染毒时间(5、10和15d)下对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活力和丙二醛(MDA)含量进行了测定.结果显示,在不同浓度和不同暴露时间下,铅对河南华溪蟹卵巢SOD、CAT、GPx活力及MDA含量均有明显的影响.SOD、CAT活力表现为低浓度诱导激活,高浓度抑制,即先升后降的变化规律,GPx活力在5d和10d时表现出先升后降的趋势,在15d时活力不断下降,且SOD在10d、14.70mg·L-1Pb2+浓度组,CAT在5d、7.35mg·L-1Pb2+浓度组,GPx在10d、3.675mg·L-1Pb2+浓度组分别升至峰值,而卵巢MDA含量随染毒时间的延长和染毒浓度的升高逐渐增多,且在15d、58.80mg·L-1Pb2+浓度组中较对照组差异极显著。结果表明,Pb2+暴露对河南华溪蟹卵巢产生了明显的氧化胁迫作用,且抗氧化酶和脂质过氧化物水平可以作为重金属对水生生物毒理学研究的生物标志物.     

Endogenous nitric oxide mediates alleviation of cadmium toxicity induced by calcium in rice seedlings

The effect of calcium chloride (CaCl₂) on rice seedling growth under cadmium chloride (CdCl₂) stress, as well as the possible role of endogenous nitric oxide (NO) in this process, was studied. The growth of rice seedlings was seriously inhibited by CdCl₂, and the inhibition was significantly mitigated by CaCl₂. However, hemoglobin (Hb) and 2-(4-carboxyphenyl)-4, 4,5,5-tetramethylimidazolinel- oxyl-3-oxide (cPTIO) weakened the promotion effect of CaCl₂. The results of NO fluorescence localization suggest that growth accelerated by CaCl₂ might be associated with elevated NO levels. The content of Cd, protein thiols (PBT), and nonprotein thiols (NPT) in cell walls, cell organelles, and soluble fractions, respectively, of rice seedlings decreased considerably in the presence of CaCl₂, whereas the content of pectin, hemicellulose 1 (HC1), and hemicellulose 2 (HC2) increased significantly. Elimination of endogenous NO in Cd+Ca treatment could promote the transportation of Cd²⁺ to cell organelles and soluble fractions and increase the content of NPT and PBT in leaves. In addition, transportation of Cd²⁺ to cell organelles and soluble fractions was retarded in roots, the content of NPT increased, and the content of PBT decreased. With elimination of endogenous NO in Cd+Ca treatment, the content of pectin, HC1, and HC2 decreased significantly. Thus, Ca may alleviate Cd toxicity via endogenous NO with variation in the levels of NPT, PBT, and matrix polysaccharides.     

UV-B辐射增强对芦苇生长及生理特性的影响

在UV-B辐射增强条件下,以芦苇为材料,研究了不同辐射梯度对芦苇生长及生理特性的影响.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著降低芦苇植株高度、比叶面积、生物量,且高强度辐射处理的影响大于低强度辐射,随辐射时间延长,生物量分配有向地下部分转移的趋势;与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著增加芦苇叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、GR、APX)、抗氧化物质含量(GSH、As A),且随辐射强度增大,MDA含量、酶活性、抗氧化物质含量增强程度加剧,但随辐射时间延长,高辐射处理下,GR酶活显著低于对照,GSH也表现出相应的趋势;UV-B辐射增强条件下,类胡萝卜素含量显著降低,而类黄酮含量较对照组却显著升高,且高强度辐射处理对芦苇叶片紫外吸收物质的影响大于低强度辐射.     

施硅对水稻铁膜砷固定和体内砷转运的影响

水稻铁膜对砷(As)的固定及其体内As的转运深刻影响着糙米中As的累积.施硅(Si)能够抑制水稻对As的累积,然而,施Si如何调控铁膜对As的固定和水稻各部位的As向糙米的转运,相关机制目前尚未十分清楚.以As超标土壤中的水稻铁膜为研究对象,通过开展不同Si处理水平的土壤盆栽试验,研究施Si对水稻根表铁膜固定As和各组织器官中As向糙米转运的影响及作用机制.结果表明,Si2(0.66 g·kg^-1)处理显著提高了水稻根系CAT(1.81倍)、SOD(7.98倍)和POD(1.25倍)酶活性,增加了铁膜中的DCB-Fe含量(44.35%),提高了铁膜的表面粗糙度(108.91%),导致铁膜的DCB-As含量明显升高(88.32%);而且,Si2处理显著增加了水稻根中As的累积率,降低了根和叶对As的转运能力,最终导致糙米中As含量的显著降低(53.12%).施Si增强水稻根表铁膜对As固定的原因可归结于Si促进铁膜的形成和增大铁膜的表面粗糙度,而施Si抑制根和叶中As向糙米的转运则可能与Si竞争水稻体内As的转运蛋白,促进As-巯基络合物形成以及增强As液泡区隔化等...     

纳米级二氧化锰材料阻控土壤砷向水稻迁移的研究

为了探究纳米级二氧化锰材料阻控土壤中砷向水稻迁移的影响,通过盆栽种植水稻,向砷污染土壤中分别添加0%(CK)、0.2%、0.5%、1.0%和2.0%的纳米级二氧化锰材料,分析土壤溶液p H值、砷和锰的含量变化,及水稻中砷和锰的含量变化.结果表明:添加不同浓度的纳米级二氧化锰材料,土壤溶液pH值没有显著变化,土壤溶液中砷、锰的浓度随着水稻生长的时间增加而降低;不同时期水稻中砷和锰的分布规律是根部茎部叶部糙米,水稻植株中锰和砷的含量呈显著负相关(p0.05);不同浓度的纳米级二氧化锰材料能有效控制水稻糙米中总砷含量,其中1.0%添加量的阻控效果最好,使糙米中总砷含量降低了65.4%,其无机砷含量低于《食品中污染物限量(GB2762—2012)》中砷限量.